Soru:
Bir petrokimya mühendisi, polietilen üretiminde kullanılan etilen gazının (\( C_2H_4 \)) boru hattındaki akışını analiz ediyor. Boru çapı 0.2 m, etilen yoğunluğu 1.18 kg/m³ ve debisi 0.05 m³/s'dir. Etilenin borudaki ortalama akış hızını (m/s) hesaplayınız. Ayrıca, bu hız değerinin proses için uygun olup olmadığını yorumlayınız.
Çözüm:
💡 Adım 1: Bilinenleri ve İsteneni Belirleyelim
- ➡️ Boru Çapı, D = 0.2 m
- ➡️ Hacimsel Debi, Q = 0.05 m³/s
- ➡️ İstenen: Ortalama Akış Hızı, v = ?
💡 Adım 2: Hız Formülünü Uygulayalım
- ➡️ Sürekli akış için temel formül: Hacimsel Debi = Kesit Alanı x Hız → \( Q = A \times v \)
- ➡️ Borunun kesit alanı (daire): \( A = \pi \times (D/2)^2 = \pi \times (0.1)^2 = \pi \times 0.01 \approx 0.0314 \) m²
- ➡️ Formülü hız için çözelim: \( v = Q / A \)
- ➡️ \( v = \frac{0.05 \text{ m³/s}}{0.0314 \text{ m²}} \approx 1.59 \) m/s
💡 Adım 3: Sonucu Yorumlama
- ➡️ Hız değeri ≈ 1.59 m/s olarak bulunmuştur.
- ➡️ Petrokimya mühendisleri için tipik boru hızları sıvılar ve gazlar için farklıdır. Gazlar için genellikle 10-30 m/s aralığı uygun kabul edilir.
- ➡️ 1.59 m/s değeri, gaz akışı için oldukça düşük bir hızdır. Bu durum, boru çapının gereğinden fazla büyük olduğuna, boruda çökelme (birikme) riski olabileceğine veya pompa/kompresör kapasitesinin kontrol edilmesi gerektiğine işaret edebilir.
✅ Sonuç: Etilenin ortalama akış hızı 1.59 m/s'dir. Bu değer, bir gaz akışı için düşük olduğundan proses optimizasyonu gerektirebilir.
